作业帮请问 静电感应中 空腔导体为什么外侧可以带等量异号电荷 而内侧不带电?
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/09 13:28:44
请问 静电感应中 空腔导体为什么外侧可以带等量异号电荷 而内侧不带电?
通常的解释是：静电平衡下，空腔内部电场为0 原因是如果场强不为0 那么内侧有等量异号电荷发出和接受电场线 这样与静电平衡导体是等势体矛盾
但是 我觉得‘导体是等势体’ 不能说明导体内侧没有电荷 你想同样是等势体 但是为啥外侧却有电荷啊 ？
通常的解释是：静电平衡下，空腔内部电场为0 原因是如果场强不为0 那么内侧有等量异号电荷发出和接受电场线 这样与静电平衡导体是等势体矛盾
但是 我觉得‘导体是等势体’ 不能说明导体内侧没有电荷 你想同样是等势体 但是为啥外侧却有电荷啊 ？
静电平衡时,如果是独立带电导体,则同种电荷间的相互斥力使电荷相互间远离到最远,当然可以比较得出只有外表面最远了；如果是放入电场中的导体,则导体中的自由电子在电场力作用下沿电场力方向运动到了不能再运动的地方,另一端就带等量的异种电荷,同样是在导体的外表面.
以上是从电荷受力运动的角度来判断的,除此而外还可以这样去想：如果导体内部还存在净电荷,则导体内部场强就不是处处为零,净电荷还受到电场力要继续作定向移动,导体还没有达到静电平衡状态(相互还离的不够远),所以达到静电平衡状态的导体,净电荷只分布在外表面.
再问： 谢谢 我问的是空腔导体 对于实心导体 内部自由电子会移动直到产生场强和外界场强抵消 根据高斯定理 内部电荷为0 所以电荷不能存在导体内部 但是空心导体 类似的只能说明导体内部场强为0 不能说明空心处场强为0啊 通常的证明是如果空心处场强不为0 那么导体内侧（也就是空心壁）有电场线 说明空心壁不是处处电势相等 这与导体是等势体矛盾 问题：导体是等势体 可是导体外侧表面可以有电荷啊 为什么内侧就不行？
再答： 在内侧时，在内侧球面上同种电荷之间还受到更强电场力要继续作定向排斥移动，如在内侧，则未达到静电平衡状态，相互距离会增加直到外侧才会平衡。
再问： 谢谢啊 但是为什么同种电荷在内侧会排斥而向外侧移动 难道外侧同种电荷不排斥吗 如果同样排斥的话 那为什么最后还是在外侧？ 我还是没有明白为什么电荷在外侧可以静电平衡 而在内侧就不能静电平衡
再答： 呵呵，慢点想想，外侧也排斥，但是外侧表面积>内侧表面积(也就是说内侧电荷之间的密集程度要大于外侧，内侧的电荷之间的排斥力就更大，此由电场力公式可知)，因此在内侧的排斥力要大于外侧的，然后当然是力大的内侧将电荷排斥到了外侧，外侧不能再将电荷向外推了，除非发生放电现象(那就不是静电平衡了，有些跑题~)。综上所述如果是静电平衡的话，就是在外侧了~ 以后还有什么问题，你可以求助“大学物理”知道团，团里大家会认真给予解答。希望对你有帮助。
再问： 呵呵 这个似乎不是很合理啊 你的意思是导体达到静电平衡的时候电荷是想往表面积大的一侧跑？好像没听说这个结论 我只听说电荷喜欢往曲率半径小的地方跑 再说导体内侧表面积可以人为做成比外侧表面积大啊 不一定小啊
再答： 呵呵，你多虑了，这当然不是结论，只是依你所说情况推倒，电荷在内侧受到的合力向外，合外力不为零，电荷向外会发生运动，而到了外侧由于电荷脱离导体的力不够，不会飞出，受力平衡了。再者，我说的是一般情况，即球壳，合不合理谁说的都不算，以实验为证。如果你是十万个为什么，那请阅读《十万个为什么》一书。你的想象力丰富，相信你可以发现更多问题。
以上是从电荷受力运动的角度来判断的,除此而外还可以这样去想：如果导体内部还存在净电荷,则导体内部场强就不是处处为零,净电荷还受到电场力要继续作定向移动,导体还没有达到静电平衡状态(相互还离的不够远),所以达到静电平衡状态的导体,净电荷只分布在外表面.
再问： 谢谢 我问的是空腔导体 对于实心导体 内部自由电子会移动直到产生场强和外界场强抵消 根据高斯定理 内部电荷为0 所以电荷不能存在导体内部 但是空心导体 类似的只能说明导体内部场强为0 不能说明空心处场强为0啊 通常的证明是如果空心处场强不为0 那么导体内侧（也就是空心壁）有电场线 说明空心壁不是处处电势相等 这与导体是等势体矛盾 问题：导体是等势体 可是导体外侧表面可以有电荷啊 为什么内侧就不行？
再答： 在内侧时，在内侧球面上同种电荷之间还受到更强电场力要继续作定向排斥移动，如在内侧，则未达到静电平衡状态，相互距离会增加直到外侧才会平衡。
再问： 谢谢啊 但是为什么同种电荷在内侧会排斥而向外侧移动 难道外侧同种电荷不排斥吗 如果同样排斥的话 那为什么最后还是在外侧？ 我还是没有明白为什么电荷在外侧可以静电平衡 而在内侧就不能静电平衡
再答： 呵呵，慢点想想，外侧也排斥，但是外侧表面积>内侧表面积(也就是说内侧电荷之间的密集程度要大于外侧，内侧的电荷之间的排斥力就更大，此由电场力公式可知)，因此在内侧的排斥力要大于外侧的，然后当然是力大的内侧将电荷排斥到了外侧，外侧不能再将电荷向外推了，除非发生放电现象(那就不是静电平衡了，有些跑题~)。综上所述如果是静电平衡的话，就是在外侧了~ 以后还有什么问题，你可以求助“大学物理”知道团，团里大家会认真给予解答。希望对你有帮助。
再问： 呵呵 这个似乎不是很合理啊 你的意思是导体达到静电平衡的时候电荷是想往表面积大的一侧跑？好像没听说这个结论 我只听说电荷喜欢往曲率半径小的地方跑 再说导体内侧表面积可以人为做成比外侧表面积大啊 不一定小啊
再答： 呵呵，你多虑了，这当然不是结论，只是依你所说情况推倒，电荷在内侧受到的合力向外，合外力不为零，电荷向外会发生运动，而到了外侧由于电荷脱离导体的力不够，不会飞出，受力平衡了。再者，我说的是一般情况，即球壳，合不合理谁说的都不算，以实验为证。如果你是十万个为什么，那请阅读《十万个为什么》一书。你的想象力丰富，相信你可以发现更多问题。
请问 静电感应中 空腔导体为什么外侧可以带等量异号电荷 而内侧不带电?
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